Thiết kế dao tiện định hình tròn để gia công chi tiết

Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt kim loại

LỜI NÓI ĐẦU

Dụng cụ cắt đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực gia công cơ

khí, nó trực tiếp tác động vào quá trình sản xuất các sản phẩm cơ khí, công

cụ sản xuất và máy móc thiết bị cho nền kinh tế quốc dân

Việc nắm bắt được vai trò quan trọng của dụng cụ cắt gọt kim loại

cũng như khả năng thiết kế, chế tạo, tối ưu hoá là một công việc rất khó nó

đòi hỏi người làm công tác kỹ thuật có khả năng và trình độ nhất định

Mặt khác, việc thiết kế dụng cụ cắt có ảnh hưởng rất lớn đến năng

suất và chất lượng sản phẩm, đồng thời việc thiết kế dụng cụ cắt cũng phải

đảm bảo tính khả thi, tính kinh tế và các yêu cầu kỹ thuật khác …

Ở đây, với đồ án môn học “ Thiết kế dụng cụ cắt kim loại” là rất cần

thiết và quan trọng đới với mỗi sinh viên, nó giúp sinh viên làm quen và biết

cách thiết kế dụng cụ cắt cho công tác sau này

Ngoài việc vận dụng các kiến thức đã được học, các tài liêu thiết kế

… em được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy cô trong bộ môn,

đặc biệt là Thầy giáo hướng dẫn trực tiếp đã giúp em hoàn thành đồ án này

Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất

mong được sự chỉ bảo tận tình của các thầy để em thực sự vững vàng khi ra

trường nhận công tác

Em xin chân thành cảm ơn

PHẦN I THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Đề bài : Thiết kế dao tiện định hình hình tròn để gia công chi tiết như

hình vẽ Vật liệu gia công thép 45 có σb= 600 N/mm2

I CHỌN KIỂU DAO ĐƯỢC THIẾT KẾ:

1 Nghiên cứu chi tiết:

- Chi tiết gồm các mặt tròn xoay , mặt côn , mặt đầu

- Chi tiết có chiều dài , chiều cao prôfin nhỏ

- Độ chính xác không có yêu cầu gì đặc biệt

- Vật liệu thép có σb= 600 N/mm2

2 Chọn loại dao

Chọn dao tiện định hình hình tròng á thẳng

II XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DAO

Thông số cơ bản của dao tiện định hình là góc trước γ và góc sau α

Với vật liệu gia công là thép 45 ta chọn

α= 120

γ = 220

III CHỌN ĐIỂM CƠ SỞ

Điểm cơ sở được chọn là điểm nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn

kẹp nhất , đó là điểm 3 trên hình vẽ Tại điểm cơ sở 3 có α= 120 và γ =

220

Góc sắc của dao γ0= γ + α = 220 + 120 = 340

Tại điểm cơ sở ta có Ψ1 = 0

Góc sau trong tiết diện pháp : αN = 30

IV KÍCH THƯỚC KẾT CẤU CỦA DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

1.Kết cấu của dao :

- Chiều sâu cắt lớn nhất của chi tiết được gia công :

Chọn dao tiện định hình hình tròn có sử dụng lỗ truốt :

D = 50 , d = 13 , d1 = 20 , bmax= 9 , K = 3 ,

D1 = 28 , d2 = 5 , r = 1

V TÍNH TOÁN PRÔFIN DAO

Sơ đồ tính toán

Chiều cao gá dao k = 25sin120 = 5,197

Chiều cao mài dao H = Rsin(α+ γ ) = 25Sin340 = 13,979 mm

98 ,

98 , 13

98 ,

98 , 13

98 ,

98 , 13

VI TÍNH CHIỀU RỘNG CỦA GIAO TIỆN:

Chọn chiều rộng lưỡi cắt phụ a = 3 mm

Chiều rộng lưỡi cắt xén mặt đầu c = 2 mm

Chi tiết có phần vát nên ϕ = 450

Chiều cao của lưỡi cứt đứt t ≤ tmax = 6,5 mm

Vật liệu phần thân: thép 40X hoặc thép 45, hoặc thép CT6

2 Độ cứng sau nhiệt luyện

Phần cắt HRC 62 – 65

Phần thân HRC 35 – 45

3.Độ nhám

Mặt trước và mặt sau không lớn hơn Ra 0,25

Mặt tựa rãnh không lớn hơn Ra 0,5

Các mặt còn lại không lớn hơn Ra 2,0

4. Mối hàn phần cắt và phần thân bằng hàn tiếp xúc bảo đảm độ đồng

đều mối hàn ( chỉ dùng đối với dao lăng trụ )

5. Sai lệch góc sắc ( tương ứng với α + γ ) không quá ±10

PHẦN II THIẾT KẾ DAO XỌC RĂNG

Dựa và môđun của bánh răng ta tra bảng 17 – VIII Sách HDTK DCC

tập 2 trang 163 ta chọn dao xọc răng hình đĩa có

- Góc trước trên đỉnh răng γb theo dao xọc tiêu chuẩn lấy bằng 50

- Góc sau theo dao xọc tiêu chuẩn lấy α đ = 60

- Góc sau ở mặt bên αoc trong tiết diện pháp tuyến của prôfin răng

dao tại điểm đã cho được xác định như sau :

tg

γ α

α

1−

∂

Ở đây α∂ là góc prôfin của bánh răng được cắt , lấy α∂= 200 Như vậy

ta có :

tgα n =

b

b tg tg

tg

γ α

α

1−

5 6 1

20

tg tg

4 Xác định khoảng cách khởi thủy a

Ta có công thức xác định khoảng cách khởi thuỷ như sau :

Trong đó ξdmax là hệ số dịch chỉnh dao lớn nhất

Ta có chiều dày đỉnh răng dao xọc Seu = 0 , 25838 m− 0 , 03752

= 0 , 25838 2 − 0 , 03752 = 0,6937

S’e =

2

6937 ,

tg = 11,42 mm

5 Tính toán các kích thước răng dao xọc trong tiết diện tính toán khởi

thuỷ

- Chiều cao đầu răng : h’ = 1,25.m = 1,25.2 = 2,5 mm

- Chiều cao chân răng : h’’ = 1,25.m = 1.25.2 = 2,5 mm

- Chiều cao toàn bộ răng : h = h’ + h’’ = 2,5 + 2,5 = 5 mm

6 Đường kính vòng tròn cơ sở

d0 = m.Zm.Cosαn = 2.50.Cos20,2080 = 93,87 mm

7 Xác định kích thước theo mặt trước

- Chiều dày răng theo vòng chia

3 + 0 + 2.0,6937.2.tg60 = 3,43 mm

- Chiều cao đỉnh răng dao xọc

trong đó h là chiều cao toàn bộ răng dao xọc

8 Bản vẽ chế tạo và ghi các điều kiện kỹ thuật cần thiết để chế tạo

dao :

II ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT

1 Vật liệu chế tạo dao : Thép gió P18 hoặc P9

2 Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62-64HRC

3 Độ nhám

- Mặt trước của dao không lớn hơn Ra 0,5

- Mặt tựa trong dao và mặt cán dao Ra ≤ 1,0

- Mặt lỗ dao xọc hình đĩa , mặt tựa ngoài Ra ≤ 0,5

4 Hiệu số lớn nhất bước vòng kề nhau không được quá 0,005 mm

5 Sai số tích luỹ bước vòng không quá 0,045

6 Độ đảo tâm của vòng tròn cơ sở với trục dao ≤ 0,02 mm

7 Độ đảo vòng đỉnh đối với trục dao ≤ 0,015 mm

8 Độ không vuông góc giữa trục dao với các mặt tựa ≤ 0,005 mm

9 Độ đảo mặt đầu của mặt trước xác định trên vòng chia của dao

xọc răng ≤ 0,02 mm

10 Sai lệch đường kính lỗ gá ≤ 0,005 mm

11 Sai lệch giới hạn của đường kính vòng đỉnh không quá ±0,25

mm

12 Sai lệch góc trước không quá ±30'

13.Sai lệch góc sau trên đỉnh răng không quá ± 5'

PHẦN III THIẾT KẾ DAO TRUỐT TRỤ LỖ TRÒN

Đề bài :

Thiết kế dao truốt lỗ trụ tròn có cấp chính xác H6 , vật liệu thép 45 có

b

σ = 650 N / mm2 có thông số kích thước sau :

Đường kính lỗ sau khi truốt D = 25 mm dung sai cấp H6

Đường kính lỗ trước khi truốt d = 24± 0 , 1 mm

Chiều dài chi tiết Lc = 32 mm

I PHÂN TÍCH CHI TIẾT

1 Phân tích chi tiết :

- Chi tiết gia công là lỗ trụ có đường kính D = 25 mm

- Chi tiết gia công L = 32 mm

- Vật liệu thép 45

- Độ nhám bề mặt lỗ sau khi truốt

2 Sơ đồ truốt

Theo yêu cầu chi tiết gia công như đầu bài, gia công lỗ trụ tròn ta

chọn sơ đồ truốt ăn dần

Chiều dài gia công L = 32 mm khá lớn nên ta chọn loại dao truốt kéo

Kết cấu dao như sau :

2 phần cổ dao 6 phần định hướn sau

3 phần côn chuyển tiếp

4 phần định hướng trước

Trong 6 phần kết cấu của dao truốt, phần làm việc 5 là phần quan

trọng nhất vì nó là phần cắt có chứa các lưỡi cắt, quyết định chất lượng bề

mặt gia công ,năng suất gia công

II TÍNH TOÁN RĂNG CẮT VÀ RĂNG SỬA ĐÚNG

1. Xác định lượng dư gia công A

Luơợng dư gia công A theo bán kính được tính như sau

2. Tính toán răng cắt

Răng cắt bao gồm răng cắt thô và răng cắt tinh

Số răng cắt thô Zthô

Số răng cắt tinh Ztinh

Để tính tổng số răng cắt thô và tinh, theo kinh nghiệm người ta chọn

số răng cắt tinh trước, ta chọn Ztinh = 3, số răng cắt tinh này không cùng cắt

một lượng nâng như nhau

Lượng nâng SZ :

Lượng nâng của dao truốt lỗ trụ tròn có ảnh hưởng rất lớn đến độ

bóng bề mặt gia công, lực truốt và chiều dài dao Đối với vật liệu thép 45

Sức bền của răng phải đủ lớn

Prôfin của mặt rãnh phải trơn tru, không có đường gấp khúc và là 2

cung tròn nối tiếp nhau

2 Hình dạng và kích thước rãnh

Tuỳ thuộc vào yêu cầu gia công và loại vật liệu gia công mà ta chọn

hình dạng của rãnh Rãnh chứa phoi phải có hình dạng và kích thước sao cho

khi cắt phoi thoát dễ dàng theo mặt trước cuốn xoắn đều và nằm gọn trong

rãnh

Ở đây, vật liệu gia công là thép 45 có độ cứng trung bình, cố độ dẻo,

khi truốt tạo phoi dây nên rãnh dao được thiết kế có 2 cung tròn nối tiếp

nhau ( dạng rãnh lưng cong ) để phoi dễ cuốn lại

R

α

t f

γ

3 Tính toán không gian chứa phoi

Khi gia công vật liệu dẻo , yêu cầu khi cắt phoi phải cuốn thành một

Lượng dư răng cắt

- Lượng dư cắt tinh

Atinh = ∑S ztinh = Sz1 + Sz2 + Sz3

= 0,021 + 0,012 + 0,0075 = 0,0405

- Lượng dư cắt thô Athô = A - Atinh = 0,5565 - 0,0405 = 0,516

Từ đó ta suy ra được số răng cắt thôi như sau :

516 ,

0 + 1 = 18,2 lấy 18 răng Vậy ta thiết kế thêm 1 răng cắt tinh để cắt đi lượng dư chưa được cắt

này, như vậy có 4 răng cắt tinh ( 1 răng bán tinh ) cắt đi lượng dư là:

Scbt = A - Athô -Atinh = 0,5565 - 0,0405 - 17.0,03 = 0,006

3 Răng sửa đúng

Tuỳ theo độ chính xác của lỗ truốt mà ta chọn số răng sủ đúng Độ

chính xác càng cao thì số răng sửa đúng càng nhiều, ta chọn số răng sửa

đúng Zsđ = 5 răng Răng sửa đúng có lượng nâng bằng 0 Đường kính răng

sửa đúng bằng đường kính răng cắt tinh cuối cùng

Tổng số răng của dao truốt là : ZT = Zthô + Ztinh + Zsđ = 18 + 4 + 5 = 27 răng

III KẾT CẤU CỦA RÃNH CHỨA PHOI VÀ RĂNG

1.Yêu cầu của rãnh chứa phoi

Khi 1 răng cắt 1 lớp kim loại dày Sz với chiều dài LC chuyển động cắt

từ A đến B thì yêu cầu lớp phoi đó phải chứa gọn trong rãnh chứa phoi

Vậy diện tích lớp cắt phải bằng diên tích vòng tròn cuộn phoi trong

Bước răng t một phần do không gian chứa phoi và do phải đảm bảo

sức bền của răng đồng thời cắt ở quá trình truốt ký hiệu là n phải đảm bảo :

f = 0,02, răng sửa đúng f = 0,5 mm

IV THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DAO TRUỐT LỖ TRỤ

- Góc trước γ : tuỳ thuộc vật liệu gia công , với thép 45 ta có γ = 150

( theo bảng III-6 HDTK DCCKL)

- Góc sau α : α nhỏ hơn ở các răng dao khác để hạn chế hiện tượng

giảm đường kính sau mỗi lần mài lại

ở răng cắt thô α = 30

ở răng cắt tinh α = 20

ở răng sửa đúng α = 10

V ĐƯỜNG KÍNH CÁC RĂNG DAO TRUỐT

1.Tính toán đường kính răng cắt thô

- Đường kính răng đầu tiên lấy bằng đường kính phần định hướng

SZ4 = 0,006 mm, D22 = 25,001 + 0,06.2 = 25,013

- Đường kính răng sửa đúng D23=D24=D25=D26=D27=25,013 mm

3 Đường kính phần định hướng trước D3

Đường kính phần định hướng trước D3 lấy bằng đường kính răng đầu

tiên, sai lệch đường kính D3 theo kiểu lắp L4

D3 = 23,9 mm ( ±0,1)

4 Đường kính phần định hướng sau :

Đối với dao truốt lỗ trụ, phần định hướng phía sau có thể lấy đồng

dạng với hình dạng lỗ gia công , hay có thể lấy tèon với đường kính lỗ đã

truốt sai lệch kiểu lắp L3

D4 = D = 25 mm

5 Đường kính cổ đỡ

Đối với dao truốt có đường kính lớn và chiều dài dao lớn để tăng độ

cứng vững của dao khi truốt , thường phải dùng đến luynet Bạc giá đỡ được

lắp vào phần cổ đỡ có đường kính D5 bằng đường kính của bạc đỡ ( kèm

theo máy)

VI XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHIỀU DÀI DAO TRUỐT

1 khoảng cách từ đầu dao đến răng cắt thứ nhất của dao :

Lm chiều dày thành máy Lm = 25 mm

Lb chiều dày vành ngoài bạc tì Lb = 10-15 , lấy Lb = 15 mm

L5 chiều dài phần định hướng trước

L3 là chiều dài côn chuyển tiếp lấy L3 = 0,5 D1 = 11 m

Thoả mãn điều kiện cứng vững cho phép

VII TÍNH LỰC TRUỐT DAO CẮT

Lực truốt của dao được xác định theo công thức sau :

Kγ,Kn,Km là các hệ số kể đến ảnh hưởng của góc trước dung dịch

trơn nguội , mức độ cùn của dao

theo bảng III-10 HDTK DCCKL ta có

Kγ = 0,93 , Km = 1 , Kn = 1

Pmax= 7000.0,03.25.4.0,093.1,34.1 = 26170,2 N

VIII KIỂM TRA SỨC BỀN DAO TRUỐT

Tính ứng suất ở tiết diện nguy hiểm là tiết diện rãnh răng đầu tiên

hoặc ở tiết diện nhỏ nhất trên phần đầu dao

D

4

4 , 22 24 ,

= 339,88 mm2Tiết diện phần đầu kẹp , tra bảng đã làm ở trên ta được F2 = 227 mm2

σx =

88 , 339

4 2 ,

26170 =307,99 < [ ]σ = 350 ( N/mm2 ) Vậy dao đảm bảo điều kiện bền

IX.CHỌN KẾT CẤU CỦA RÃNH CHIA PHOI

- Để dễ cuốn phoi và thoát phoi với chiều rộnh lưỡi cắt lớn phải thiết

kế rãnh chia phoi

- Góc sau ở rãnh chia phoi lấy từ 3 - 5 0

- Số lượng rãnh chia phoi ở dao truốt trụ tra theo bảng III-13 ( HDTH

DCCKL) ta có n = 12 rãnh

2.Độ cứng sau nhiệt luyện

- Phần cắt và phần định hướng phía trước 60 - 62 HRC

- Phần đầu dao 40 - 45 HRC

- Phần cắt và phần định hướng sau 60 - 65 HRC

3 Độ nhám bề mặt

- Cạnh viền của răng sửa đúng Ra < 0,25 µm

- Trên mặt trước, mặt sau của răng, mặt côn làm việc của lỗ tâm, bề

mặt định hướng trước, định hướng sau Ra < 0,5 µm

- Đáy rãnh răng, đầu dao, côn chuyển tiếp, rãnh chia phoi không lớn

hơn Ra = 1 µm

- Trên các mặt không mài được phép lớn hơn Ra = 2 µm

4 Sai lệch giới hạn về bước không vượt quá 2 lần dung sai theo cấp

chính xác 5 của bước

- Sai lệch lớn nhất của đường kính các răng cắt trừ răng cắt tinh cuối

cùng kề với răng sửa đúng :

- Sai lệch của đường kính răng sửa đúng , răng cắt tinh cuối cùng

không vượt quá :

- Độ đảo tâm theo đường kính ngoài của răng sửa đúng, răng cắt tinh,

định hướng sau không vựơt qúa ( trị tuyệt đối ) trị số dung sai của đường

kính tương ứng

- Độ đảo tâm của các phần còn lại không được vượt quá giá trị cho

trong bảng ( )/100mm chiều dài

- Độ không tròn trên phần làm việc phải nằm trong giới hạn dung sai

của đường kính tương ứng

- Sai lệch cho phép về các góc của dao không vượt quá

Góc trước γ = ±2'

Góc sau răng cắt + 30'

Góc sau của răng cắt + 15'

Góc sau của rãnh chia phoi +30'

- Sai lệch chiều sâu ( cao ) rãnh răng : sai lệch +0,3 mm

- Chiều rộng cạnh viền trên răng sửa đúng không nhỏ hơn 0,2 mm trên

răng cắt , không lớn hơn 0,05 mm

TÀI LIỆU THAM KHẢO H−íng dÉn thiÕt kÕ dông cô c¾t kim lo¹i tËp 1,2 NXB KHKT

Sæ tay h−íng dÉn thiÕt kÕ dông cô c¾t kim lo¹i

( NguyÔn ChÝ Quang, Bµnh TiÕn Long )

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

PHẦN I THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH 2

I CHỌN KIỂU DAO ĐƯỢC THIẾT KẾ: 2

1 Nghiên cứu chi tiết: 2

2 Chọn loại dao 2

II XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DAO 2

III CHỌN ĐIỂM CƠ SỞ 3

IV KÍCH THƯỚC KẾT CẤU CỦA DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH 3

V TÍNH TOÁN PRÔFIN DAO 3

VI TÍNH CHIỀU RỘNG CỦA GIAO TIỆN: 5

VII ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT CỦA DAO 5

PHẦN II THIẾT KẾ DAO XỌC RĂNG 7

I CÁC BƯỚC THIẾT KẾ 7

PHẦN III THIẾT KẾ DAO TRUỐT TRỤ LỖ TRÒN 11

I PHÂN TÍCH CHI TIẾT 11

II TÍNH TOÁN RĂNG CẮT VÀ RĂNG SỬA ĐÚNG 12

III KẾT CẤU CỦA RÃNH CHỨA PHOI VÀ RĂNG 15

IV THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DAO TRUỐT LỖ TRỤ 16

V ĐƯỜNG KÍNH CÁC RĂNG DAO TRUỐT 16

VII TÍNH LỰC TRUỐT DAO CẮT 19

X.ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT CỦA DAO TRUỐT LỖ TRỤ 21